前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
論文摘要:針對(duì)鄭州輕工業(yè)學(xué)院量子力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀,結(jié)合“量子力學(xué)”的課程特點(diǎn),立足于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力,簡(jiǎn)要介紹了近年來(lái)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方法等方面進(jìn)行的一些改革嘗試。
論文關(guān)鍵詞:量子力學(xué);教學(xué)改革;物理思想
“量子力學(xué)”是20世紀(jì)物理學(xué)對(duì)科學(xué)研究和人類文明進(jìn)步的兩大標(biāo)志性貢獻(xiàn)之一,已經(jīng)成為物理學(xué)專業(yè)及部分工科專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一,是學(xué)習(xí)“固體物理”、“材料科學(xué)”、“材料物理與化學(xué)”和“激光原理”等課程的重要基礎(chǔ)。通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能熟練掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論,具備利用量子力學(xué)理論分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí),這門課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)亦具有十分重要的意義。然而,“量子力學(xué)”本身是一門非常抽象的課程,眾多學(xué)生談“量子”色變,教學(xué)效果可想而知。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性,提高量子力學(xué)的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,已經(jīng)成為擺在教師面前的重要課題。近年來(lái),筆者在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合鄭州輕工業(yè)學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)教學(xué)實(shí)際,在“量子力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面做了一些有益的改革嘗試,取得了較好的效果。
一、“量子力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的改革
量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相去甚遠(yuǎn),尤其是處理問(wèn)題的思路和手段與經(jīng)典物理截然不同,但它們之間又不無(wú)關(guān)聯(lián),許多量子力學(xué)中的基本概念和基本理論是類比經(jīng)典物理中的相關(guān)內(nèi)容得出的。因此,在“量子力學(xué)”教學(xué)中,一方面需要學(xué)生摒棄在經(jīng)典物理學(xué)習(xí)中形成的固有觀念和認(rèn)識(shí),另一方面在學(xué)習(xí)某些基本概念和基本理論時(shí)又要求學(xué)生建立起與經(jīng)典物理之間的聯(lián)系以形成較為直觀的物理圖像,這種思維上的沖突導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)困惑不堪。此外,這門課程理論性較強(qiáng),眾多學(xué)生陷于煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中,導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。針對(duì)以上教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,筆者對(duì)“量子力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容作了一些有益的調(diào)整。
1.理清脈絡(luò),強(qiáng)化知識(shí)背景
從經(jīng)典物理所面臨的困難出發(fā),到半經(jīng)典半量子理論的形成,最終到量子理論的建立,對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行細(xì)致的、實(shí)事求是的分析,特別是對(duì)量子理論早期的概念發(fā)展有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的理解,弄清楚到底哪些概念和原理是已經(jīng)證明為正確并得到公認(rèn)的,還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學(xué)生對(duì)量子力學(xué)中基本概念和基本理論的形成和建立的科學(xué)歷史背景有一深刻了解,有助于學(xué)生理清經(jīng)典物理與量子理論之間的界限和區(qū)別,加深他們對(duì)這些基本概念和基本理論的理解;另一方面,可使學(xué)生對(duì)蘊(yùn)藏在這一歷程中的智慧火花和科學(xué)思維方法有一全面的了解,有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)。比如:對(duì)于玻爾理論,由于對(duì)量子化假設(shè)很難用已經(jīng)成形的經(jīng)典理論來(lái)解釋,學(xué)生往往會(huì)覺(jué)得不可思議,難以理解。為此,在講解這部分內(nèi)容時(shí),很有必要介紹一下玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景,告訴學(xué)生在玻爾的量子化假設(shè)之前就已經(jīng)出現(xiàn)了普朗克的量子論和愛(ài)因斯坦的光量子概念,且大量關(guān)于原子光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已經(jīng)被掌握,之前盧瑟福提出的簡(jiǎn)單行星模型卻與經(jīng)典物理理論及實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在嚴(yán)重背離。為了解決這些問(wèn)題,玻爾理論才應(yīng)運(yùn)而生。在用量子力學(xué)求解氫原子定態(tài)波函數(shù)時(shí),還可以通過(guò)定態(tài)波函數(shù)的概率分布圖,向?qū)W生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實(shí)存在的,只是電子出現(xiàn)幾率比較大的區(qū)域。通過(guò)這樣講述,學(xué)生可以清晰地體會(huì)到玻爾理論的承上啟下的作用,而又不至于將其與量子力學(xué)中的概念混為一談。
2.重在物理思想,壓縮數(shù)學(xué)推導(dǎo)
在物理學(xué)研究中,數(shù)學(xué)只是用來(lái)表述物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具,教師不能將深刻的物理思想淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式之中。因此,在教學(xué)過(guò)程中,教師要著重于加強(qiáng)基本概念和基本理論的講授,把握這些概念和理論中所蘊(yùn)含的物理實(shí)質(zhì)。對(duì)一些涉及繁難數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容,在教學(xué)中刻意忽略具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,著重于使學(xué)生掌握其中的思想方法。例如:在一維線性諧振子問(wèn)題的教學(xué)中,對(duì)于數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題,只要求學(xué)生能正確寫出薛定諤方程、記住其結(jié)論即可,重點(diǎn)放在該類問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理意義及對(duì)現(xiàn)成結(jié)論的應(yīng)用上。這樣,學(xué)生就不會(huì)感到枯燥無(wú)味,而能始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情。
二、教學(xué)方法改革
傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)法把課堂變成了教師的“一言堂”,使得學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中始終處于被動(dòng)接受地位,極大地壓制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,十分不利于知識(shí)的獲取以及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力及科學(xué)思維的培養(yǎng)。而且,“量子力學(xué)”這門課程本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、理論性較強(qiáng),物理圖像不夠直觀,一味采取灌輸式教學(xué),學(xué)生勢(shì)必感到枯燥,甚至厭煩。長(zhǎng)期以往,學(xué)習(xí)積極性必然受挫,學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)其科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力,筆者在教學(xué)方法上進(jìn)行了一些有益的探索。
1.發(fā)揮學(xué)生主體作用
除卻必要的教學(xué)內(nèi)容講解外,每節(jié)課都留出一定的師生互動(dòng)時(shí)間。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究討論,或者針對(duì)已講授內(nèi)容,使學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)、辨析,以加深理解;或者針對(duì)未講授內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣(比如,在講授完一維無(wú)限深方勢(shì)阱和一維線性諧振子這兩個(gè)典型的束縛態(tài)問(wèn)題后就可引導(dǎo)學(xué)生思考“非束縛態(tài)下微觀粒子又將表現(xiàn)出什么樣的行為”),這樣學(xué)生就會(huì)積極地預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容;或者選擇一些有代表性的習(xí)題,讓學(xué)生提出不同的解決辦法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。對(duì)于在課堂上不能解決的問(wèn)題,積極鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書館及網(wǎng)絡(luò)資源等尋求解決,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外,還可使學(xué)生自由組合,挑選他們感興趣的與課程有關(guān)的題目進(jìn)行討論、調(diào)研并完成小組論文,這一方面激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性,另一方面使其接受初步的科研訓(xùn)練,一舉兩得。 轉(zhuǎn)貼于
2.注重構(gòu)建物理圖像
在實(shí)際教學(xué)中著重注意物理圖像的構(gòu)建,使學(xué)生對(duì)一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象,從而形成深刻的記憶和理解。例如:借助電子束衍射實(shí)驗(yàn),通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程(強(qiáng)電子束、弱電子束及弱電子束長(zhǎng)時(shí)間曝光),即可為實(shí)物粒子的波粒二象性構(gòu)建出一幅清晰的物理圖像;借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)圖像,再以光波類比電子波,即可凝練出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋;借助電子雙縫衍射實(shí)驗(yàn)圖像,可使學(xué)生更易接受和理解態(tài)疊加原理;借助解析幾何中的坐標(biāo)系,可很好地為學(xué)生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標(biāo)系和表象這些概念之間有本質(zhì)上的區(qū)別,但借助這些學(xué)生已經(jīng)熟知和深刻理解的概念,可使學(xué)生非常容易地接受和理解量子力學(xué)中難以言明的概念和理論,同時(shí),也可使學(xué)生掌握這種物理圖像的構(gòu)建能力,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有非常積極地作用。
三、教學(xué)手段和考核方式改革
1.課程教學(xué)采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式
如安排小組討論課,對(duì)難于理解的概念和規(guī)律進(jìn)行討論。先是各小組內(nèi)討論,再是小組間辯論,最后老師對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正。例如,在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí),有的學(xué)生認(rèn)為是全部粒子組成波函數(shù),有的學(xué)生認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)的波。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望,從而進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)一些不易理解的概念和量子原理進(jìn)行深入理解,直至最后充分理解這些內(nèi)容。另外課程作業(yè)布置小論文,邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家開展系列量子力學(xué)講座等都是不錯(cuò)的方式。
2.堅(jiān)持研究型教學(xué)方式
把課程教學(xué)和科研相結(jié)合,在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容,吸取科研中的研究成果,通過(guò)結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài),向?qū)W生講授在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在量子力學(xué)誕生后,作為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一的現(xiàn)代物理學(xué)的每一個(gè)分支及相關(guān)的邊緣學(xué)科都離不開量子力學(xué)這個(gè)基礎(chǔ),量子理論與其他學(xué)科的交叉越來(lái)越多。例如:基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態(tài)物理到中子星、黑洞各個(gè)層次的研究以量子力學(xué)為基礎(chǔ);量子力學(xué)在通信和納米技術(shù)中的應(yīng)用;量子理論在生物學(xué)中的應(yīng)用;量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系等,在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí),擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。
3.利用量子力學(xué)課程將人文教育與專業(yè)教學(xué)相結(jié)合
量子力學(xué)從誕生到發(fā)展的物理學(xué)史所包含的創(chuàng)新思維是迄今為止哪一門學(xué)科都難以比擬的。在19世紀(jì)末至20世紀(jì)初,經(jīng)典物理學(xué)晴空萬(wàn)里,然而黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜等物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重沖擊經(jīng)典物理學(xué)理論,讓經(jīng)典物理學(xué)陷入危機(jī)四伏的境地。1900年,德國(guó)物理學(xué)家普朗克創(chuàng)造性地引入了能量子的概念,成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象,量子概念誕生。1905年,愛(ài)因斯坦進(jìn)一步完善了量子化觀念,指出能量不僅在吸收和輻射時(shí)是不連續(xù)的(普朗克假設(shè)),而且在物質(zhì)相互作用中也是不連續(xù)的。1913年,玻爾將量子化概念引入到原子中,成功解釋了有近30年歷史的巴爾末經(jīng)驗(yàn)光譜公式。泡利突破玻爾半經(jīng)典、半量子論的局限,給予了令玻爾理論不安的反常塞曼效應(yīng)以合理解釋。1924年,德布羅意突破普朗克能量子觀念提出微觀粒子具有波粒二象性,開始與經(jīng)典理論分庭抗禮。和學(xué)生一起重溫量子力學(xué)史的發(fā)展之路,在教學(xué)過(guò)程中展現(xiàn)量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式之美,使學(xué)生在科學(xué)海洋中得到美的享受,從精神上熏陶他們的創(chuàng)新精神。
4.考試方式改革
在本課程的教學(xué)中采用了教考分離,通過(guò)小考題的形式復(fù)習(xí)章節(jié)內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平適當(dāng)輔導(dǎo)答疑,注重學(xué)生對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理解的考核。對(duì)于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立,其中平時(shí)成績(jī)(包括作業(yè)、討論、綜合表現(xiàn)等)占30%,期末考試占70%。從實(shí)施的效果來(lái)看,督促了學(xué)生的學(xué)習(xí),收到了較好的效果,受到學(xué)生的歡迎。
本書詳細(xì)闡述了熱中子散射的基本量子理論以及相關(guān)概念對(duì)于晶體、液體和磁系統(tǒng)散射的應(yīng)用。細(xì)致地介紹了散射的關(guān)聯(lián)函數(shù)、散射的動(dòng)力學(xué)理論和散射過(guò)程中的極化分析。特別強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)代方法的應(yīng)用。它的第1版于1978年問(wèn)世,第2版于1996年出版。本書是作者去世2年以后2012年出版的第3版。
本書源自1973年由物理研究所和法拉第協(xié)會(huì)中子散射組組織的暑期學(xué)校的一些講義。它是為從事熱中子散射研究的實(shí)驗(yàn)者而非理論家撰寫的,他們想以一種非正式的方式了解該領(lǐng)域的理論思想。但是作者希望本書也能引起相關(guān)領(lǐng)域的更廣泛的學(xué)生和研究人員的興趣。
本書并未要求讀者先具備熱中子散射的知識(shí),但要求熟悉量子力學(xué)和固體物理學(xué)的基本概念,為方便讀者利用該書,本書附錄中簡(jiǎn)略地歸納了相關(guān)論題必需的一些基礎(chǔ)知識(shí),包括了簡(jiǎn)明扼要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和證明。
本書作者Gordon L. Squires (1924-2010)從1956年起擔(dān)任劍橋大學(xué)物理學(xué)講師和劍橋大學(xué)三一學(xué)院研究員,由劍橋大學(xué)出版社出版的他的“量子力學(xué)習(xí)題集”(Problems in Quantum Mechanics with Solutions)受到普遍的好評(píng)。1991年他退休之后直到2010年去世,一直擔(dān)任卡文迪什實(shí)驗(yàn)室博物館館長(zhǎng),撰寫了許多關(guān)于劍橋的科學(xué)家和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的文章。
關(guān)鍵詞:墨子號(hào);量子衛(wèi)星;量子糾纏;量子密鑰;物理學(xué)
中圖分類號(hào): TN219 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1673-1069(2016)30-100-2
0 引言
物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的一種自然科學(xué),研究對(duì)象大至宇宙,小到基本粒子的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律等內(nèi)容。量子衛(wèi)星可謂是物理學(xué)中極大的天體物理和極小的量子力學(xué)理論的綜合應(yīng)用,意義重大。下面我想從2016年8月16日我國(guó)發(fā)射的全球首科量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”來(lái)談?wù)剬?duì)物理學(xué)中量子物理發(fā)展的一些思考。
1 “墨子號(hào)”的由來(lái)
作為全球三大古老邏輯體系之一的墨家邏輯中的經(jīng)典著作《墨經(jīng)》中提出的“光學(xué)八條”中描述了墨子對(duì)光線的認(rèn)識(shí),并成功設(shè)計(jì)了樸素的小孔成像實(shí)驗(yàn),奠定了中國(guó)光學(xué)研究的基礎(chǔ),所以我國(guó)發(fā)射的全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星被命名為“墨子號(hào)”以紀(jì)念墨子先生。
2 為何發(fā)展量子通信技術(shù)和通訊優(yōu)勢(shì)
我們知道,20世紀(jì)初,量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)剛剛被奠定的時(shí)候,它帶給人們一種啟示,雖然它會(huì)時(shí)常使人感到困惑,因?yàn)榱孔恿W(xué)在微觀世界里已經(jīng)打敗了經(jīng)典力學(xué)古老的確定論,反復(fù)的討論可能性、可能結(jié)果的疊加。
我們假設(shè)一個(gè)物理量存在最小的不可分割的基本單位,則這個(gè)物理量是量子化的,并把最小單位稱為量子,所以我們常用量子去指一個(gè)不可分割的基本個(gè)體,例如“光的量子”是光的基本單位光子。當(dāng)然,所有可量子化的物理量其最小單位是特定的,而不是任意值。20世紀(jì)的前一半時(shí)期許多物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的基本理論,發(fā)展出了量子光學(xué)、量子計(jì)算等不同專業(yè)領(lǐng)域來(lái)研究。
量子計(jì)算領(lǐng)域利用量子效應(yīng)來(lái)控制和處理信息,它具有驚人的潛力,因?yàn)榻?jīng)典數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“比特”一次只能取一個(gè)值,而量子的“量子比特”能夠在給定范圍內(nèi)代表任意及所有可能的取值:在被測(cè)量以前,它以所有的可能太的“疊加”形式存在。量子計(jì)算特別適合用于解決今天只能依靠“強(qiáng)力”處理器能力來(lái)解決的特殊問(wèn)題―比如,幾十個(gè)量子比特陣列就能夠存儲(chǔ)超過(guò)太字節(jié)(萬(wàn)億)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)量。[3]
因此發(fā)展量子通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯,前景廣闊。
3 “墨子號(hào)”工作的理論基礎(chǔ)
1917年G.Vernam提出了“一次一密”(One-Time Pad)密碼體制[1][2],C.E.Shannon于1949年用信息論證明了該密碼體制是無(wú)條件安全的[1][2],這是目前唯一被證明是絕對(duì)安全的密碼體制。
由于量子信號(hào)的攜帶者光子在外層空間傳播時(shí)幾乎沒(méi)有損耗,如果能夠在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)糾纏光子再穿透整個(gè)大氣層后仍然存活并保持其糾纏特性,人們就可以在衛(wèi)星的幫助下實(shí)現(xiàn)全球化的量子通信。此次發(fā)射的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星完全由我國(guó)自主研發(fā),突破了衛(wèi)星平臺(tái)、有效載荷、地面光學(xué)收發(fā)站等一系列關(guān)鍵技術(shù),將在軌開展量子密鑰分發(fā)、廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)、量子糾纏分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、星地告訴相干激光通信等科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
潘建偉研究小組在2003年開始研究自由空間量子通信,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)點(diǎn)制備出成對(duì)的糾纏光子,再利用兩個(gè)專門設(shè)計(jì)加工的發(fā)射望遠(yuǎn)鏡將容易發(fā)散的細(xì)小光束“增肥”后向東西相距13公里的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)站送出,兩個(gè)接收端用同樣型號(hào)的望遠(yuǎn)鏡收集。
量子衛(wèi)星和地球通信是雙向的。衛(wèi)星和地面站都擁有發(fā)射端和接收端。發(fā)射端包含單光子光源和光束整形系統(tǒng),接收端包含單光子探測(cè)器和成像系統(tǒng)。光束整形系統(tǒng)和成像系統(tǒng)把點(diǎn)光源變成平行光并將其匯聚到焦點(diǎn)上。發(fā)射端和接收端是靠激光聯(lián)系,它們之間有個(gè)大氣層――它是目前較大的麻煩。
經(jīng)過(guò)研究人員的種種努力,在如此遠(yuǎn)距離的傳送中,雖有許多糾纏光子衰減,但仍有相當(dāng)比例的“夫妻對(duì)”能存活下來(lái)并有旺盛的生命力,經(jīng)單光子探測(cè)器檢測(cè),分居?xùn)|西兩地的光子“夫妻對(duì)”即使相距遙遠(yuǎn)仍能保持相互糾纏狀態(tài),攜帶信息的數(shù)量和質(zhì)量能完全滿足基于衛(wèi)星的全球化量子通信要求。
在此基礎(chǔ)上,研究小組進(jìn)一步利用分發(fā)的糾纏光源進(jìn)行絕對(duì)安全的量子保密通信。13公里不僅是目前國(guó)際上自由空間糾纏光子分發(fā)的最遠(yuǎn)距離,也是目前國(guó)際上沒(méi)有竊聽漏洞量子密鑰分發(fā)的最大距離。
4 我國(guó)量子通訊發(fā)展歷史和量子衛(wèi)星的前景展望
英國(guó)《自然》雜志中關(guān)于“量子太空競(jìng)賽”中指出:“在量子通信領(lǐng)域,中國(guó)用了不到十年的時(shí)間,由一個(gè)了不起的國(guó)家發(fā)展成現(xiàn)在的世界勁旅,中國(guó)將領(lǐng)先于歐洲和北美......”可見(jiàn)我國(guó)量子通訊發(fā)展速度飛快。1995年,中科院物理所吳令安小組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成了我國(guó)最早的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)演示。2000年,該小組又與中科院研究生院合作利用單模光纖完成了1.1公里的量子密鑰分發(fā)演示實(shí)驗(yàn)。2002年至2003年間,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)Gisin小組和我國(guó)華東師范大學(xué)曾和平小組分別在67公里和50公里光纖中演示了量子密鑰分發(fā)。2006年,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在世界上首次利用誘騙態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了安全距離超過(guò)100公里的光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn),2009年,該團(tuán)隊(duì)又在世界上率先將采用誘騙態(tài)方案的量子通信距離突破至200公里。2013年,潘建偉團(tuán)隊(duì)又在核心量子通信器件研究上取得重要突破,他們成功開發(fā)了國(guó)際上迄今為止最先進(jìn)的室溫通信波段單光子探測(cè)器,并利用該單光子探測(cè)器在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了測(cè)量器件無(wú)關(guān)的量子通信,成功解決了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中單光子探測(cè)系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患,大大提高了現(xiàn)實(shí)條件下量子通信系統(tǒng)的安全性。2016年8月16日我國(guó)發(fā)射的全球首科量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”這既是中國(guó)首個(gè)、也是世界首個(gè)量子衛(wèi)星。
在我國(guó),量子通信技術(shù)從基礎(chǔ)研究向應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)化邁進(jìn),面對(duì)國(guó)際上科技巨頭,如IBM、Bell實(shí)驗(yàn)室、德國(guó)西門子公司等都紛紛投入量子通信的產(chǎn)業(yè)化研究之時(shí)。我國(guó)將利用量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn),作為保障未來(lái)信息社會(huì)通信安全的關(guān)鍵技術(shù),而量子密鑰極有可能會(huì)進(jìn)入普通家庭,服務(wù)于社會(huì)大眾,成為電子商務(wù)、電子醫(yī)療、軍事科技等各種電子服務(wù)的驅(qū)動(dòng)器,為當(dāng)今這個(gè)高度信息化的社會(huì)提供基礎(chǔ)的安全服務(wù)和最可靠的安全保障。
我國(guó)未來(lái)還將發(fā)射多顆量子衛(wèi)星,預(yù)計(jì)到2020年實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)。屆時(shí),連接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成,2030年左右將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。隨著量子通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,量子通信將迎來(lái)巨大的市場(chǎng)。有人預(yù)測(cè),國(guó)內(nèi)量子通信短期市場(chǎng)規(guī)模在100億至130億元左右,長(zhǎng)期市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)千億元。
5 量子技術(shù)的應(yīng)用對(duì)物理學(xué)發(fā)展的一些思考
量子通信技術(shù)的發(fā)展,基礎(chǔ)是物理學(xué)理論的發(fā)展,筆者認(rèn)為21世紀(jì)是要把微觀和宏觀整體地聯(lián)系起來(lái)。這種結(jié)合對(duì)應(yīng)用科技影響深遠(yuǎn),我們回過(guò)頭來(lái)看看,目前的科學(xué)發(fā)明在19世紀(jì)末都是很難想象的!沒(méi)有20世紀(jì)初基礎(chǔ)物理科學(xué)的發(fā)展,21世紀(jì)的科技應(yīng)用和開發(fā)也無(wú)法迅速發(fā)展,那么,發(fā)展好當(dāng)代物理理論研究應(yīng)該對(duì)今后的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] ASSCHE G V.Quantum Cryptography and Secret-key Distillation[M].New York:Cambridge University Press,2006.
光電信息科學(xué)與工程專業(yè)簡(jiǎn)介 光電信息科學(xué)與工程是一門普通高等學(xué)校本科專業(yè),屬電子信息類專業(yè),基本修業(yè)年限為四年,授予理學(xué)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位。
該專業(yè)以理工融合為特色,依托學(xué)科為電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程,主要培養(yǎng)學(xué)生掌握光電信息科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,為在光電信息處理、光電子學(xué)、電子信息技術(shù)、通信技術(shù)等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)奠定基礎(chǔ),專業(yè)課程設(shè)置對(duì)光電子器件及應(yīng)用、光電信息處理、寬帶光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用有所側(cè)重。
課程設(shè)置:模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、激光原理與器件、光電技術(shù)與器件、光纖通信原理、光電圖像處理、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理、物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)、信息光學(xué)、光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等。
畢業(yè)生可在光學(xué)、光電子學(xué)、激光技術(shù)、光通信技術(shù)、光信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域從事教學(xué)、科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理等工作。
光電信息科學(xué)與工程專業(yè)就業(yè)前景怎么樣 光電信息技術(shù)是由光學(xué)、光電子、微電子等技術(shù)結(jié)合而成的多學(xué)科綜合技術(shù),涉及光信息的輻射、傳輸、探測(cè)以及光電信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理與顯示等眾多的內(nèi)容。
關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)化學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量 興趣
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
結(jié)構(gòu)化學(xué)是從微觀的角度研究原子、分子和晶體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與其性能關(guān)系的科學(xué)。本課程是基礎(chǔ)化學(xué)的后續(xù)和深化,具有知識(shí)面廣、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn),要求學(xué)生具有較多的數(shù)理知識(shí)和較強(qiáng)的邏輯思維能力以及豐富的空間想象能力,同時(shí)還要努力擺脫宏觀現(xiàn)象的傳統(tǒng)概念的束縛。因此,在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)了教師感覺(jué)難教,學(xué)生感覺(jué)難學(xué)的現(xiàn)象,那么如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲,提高教學(xué)效果,便成為每一位教師必須研究的課題。本文就從教師的教學(xué)過(guò)程,學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程以及如何提高結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)等方面進(jìn)行了積極的思考和探索。
1 關(guān)于教師教學(xué)過(guò)程中的思考
1.1教材的選擇
鑒于各個(gè)高?;瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容都有很大差別,在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教材的選擇上,需要根據(jù)本校專業(yè)實(shí)際的特點(diǎn),我們選擇了由周公度、段連運(yùn)編著的《結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)》作為教材。本書更加注重介紹結(jié)構(gòu)化學(xué)的基本原理,同時(shí)也反映結(jié)構(gòu)化學(xué)的新成就、新進(jìn)展以及作者在教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì),全書系統(tǒng)性和連貫性較強(qiáng),層次分明,講解清晰,便于教學(xué)。本教材共編10章,約60萬(wàn)字,主要包括量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、各類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)化學(xué)、化學(xué)鍵理論、晶體化學(xué)、研究結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容。但由于課時(shí)有限而課程的內(nèi)容較多,教師只能對(duì)具有代表性的重要章節(jié)進(jìn)行講解和輔導(dǎo)。根據(jù)我校實(shí)際和專業(yè)設(shè)置,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際水平和往年教學(xué)實(shí)踐的體會(huì),我們主要講解第1、2、3、5、6、7、8章,其余章節(jié)由同學(xué)們自學(xué)完成。
1.2教師應(yīng)精通專業(yè)學(xué)科,具有扎實(shí)而淵博的知識(shí)
結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容涉及面廣、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、教學(xué)難度大,教師如果沒(méi)有過(guò)硬的專業(yè)理論水平和邏輯思維能力,是很難深刻理解并掌握結(jié)構(gòu)化學(xué)的基本概念和基本理論。因此,教師應(yīng)精通自己所教的專業(yè)學(xué)科,時(shí)刻學(xué)習(xí),做一個(gè)知識(shí)淵博的教師。同時(shí)教師要備課充分,思路清晰,對(duì)知識(shí)的重、難點(diǎn)分析講解透徹,學(xué)會(huì)舉一反三,融會(huì)貫通。
1.3教學(xué)方法要靈活多樣
單一的教學(xué)方法是乏味的,為使整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程充滿情趣和活力,這就要求教師要采取靈活多樣的教學(xué)方法來(lái)處理課堂教學(xué)。首先,充滿激情、幽默生動(dòng)、嚴(yán)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)語(yǔ)言能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次,教師可以根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方法,啟發(fā)學(xué)生思維,提升課堂教學(xué)效果。比如啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、討論式教學(xué)和類比式教學(xué)等等。比如“物質(zhì)波”和“機(jī)械波”的異同,“波函數(shù)”和“電子云”的聯(lián)系等采用類比的方法加以解釋和說(shuō)明,使課堂教學(xué)效果能夠得到較大提高。再者,在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)恼故緦?shí)物模型,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
1.4教學(xué)中重視科研,以科研促進(jìn)教學(xué)
高校教師既要從事教學(xué),又要進(jìn)行科研,二者的有機(jī)結(jié)合有利于提高教學(xué)質(zhì)量。因此,教師應(yīng)該精心選擇有關(guān)結(jié)構(gòu)化學(xué)方面的一些新成就和新進(jìn)展、新文獻(xiàn)融入課堂教學(xué),豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí),在教學(xué)中滲入化學(xué)史教育,像普朗克、薛定諤、德布羅意、R.B.伍德沃德等科學(xué)家堅(jiān)持不懈地對(duì)真理的追求及其奮斗歷史,不僅可以陶冶學(xué)生的情操,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,還可以培養(yǎng)他們的科學(xué)思想、科學(xué)精神、優(yōu)秀的思想品質(zhì)以及科學(xué)探究能力。
1.5教學(xué)中充分利用多媒體輔助教學(xué),提高教學(xué)效果
多媒體教學(xué)存在直觀、形象、生動(dòng)、信息量大的優(yōu)點(diǎn),具有傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。多媒體的合理應(yīng)用能突破教學(xué)重難點(diǎn),豐富結(jié)構(gòu)化學(xué)課堂教學(xué)的形式,通過(guò)圖、文、聲、像等手段,能把抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成具體、形象、直觀、真實(shí)的語(yǔ)言材料,啟迪學(xué)生思維,加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。例如Pauling的雜化軌道及價(jià)鍵理論、分子對(duì)稱性及點(diǎn)群、等徑圓球密堆積結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)周期性與點(diǎn)陣等內(nèi)容都比較抽象,采用多媒體軟件輔助教學(xué)可將這些抽象、微觀、枯燥的理論知識(shí)形象化、具體化、感性化,易于學(xué)生理解,有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效率。
1.6理論與實(shí)踐相結(jié)合,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)
教師在強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí),應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)教學(xué)滲透到結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中,使其不再是純粹的理論,真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。因此,教師在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匕才乓恍?shí)驗(yàn),也可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的研究課題,這樣可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)踐的能力,進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。比如磁化率的測(cè)定,偶極距的測(cè)定,在X射線粉末衍射儀上測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)等等。
2 關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的思考
2.1加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)
結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是化學(xué)學(xué)生本科階段初次接觸的理論課程,內(nèi)容廣泛,涉及到較多的高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)及量子力學(xué)等基本知識(shí)。因此,學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)時(shí)感覺(jué)很費(fèi)力,致使學(xué)生對(duì)該課程產(chǎn)生排斥心理。所以,學(xué)生應(yīng)加強(qiáng)自主學(xué)習(xí),提前預(yù)習(xí),上課注意聽講,不懂就學(xué),不懂就問(wèn),學(xué)會(huì)分析和歸納總結(jié),真正做到學(xué)有所思、思有所得、得有所成,從心理上不再害怕結(jié)構(gòu)化學(xué)。
2.2抓住重點(diǎn),建立完整知識(shí)體系
本科階段的結(jié)構(gòu)化學(xué)課程主要包括三種理論(量子理論、化學(xué)鍵理論和點(diǎn)陣?yán)碚摚?,三種結(jié)構(gòu)(原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)),三個(gè)基礎(chǔ)(量子力學(xué)基礎(chǔ)、對(duì)稱性基礎(chǔ)和晶體學(xué)基礎(chǔ))。在學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)過(guò)程中一定不要過(guò)于深究其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程,需要分清主次,明確重點(diǎn),做到抓重點(diǎn)、抓中心、抓關(guān)鍵,建立完整知識(shí)體系。只有這樣才能做到不本末倒置,才能把握住問(wèn)題的關(guān)鍵,才能體現(xiàn)學(xué)習(xí)達(dá)到學(xué)深、學(xué)透的效果。
2.3充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源
當(dāng)今社會(huì),網(wǎng)絡(luò)資源豐富多彩,各種信息以多媒體化――文字、圖像、聲音、視頻圖像、動(dòng)畫等呈現(xiàn),使結(jié)構(gòu)化學(xué)抽象的內(nèi)容生動(dòng)化、形象化、多樣化。因此,學(xué)生除了學(xué)習(xí)教材外,要善于合理利用校園網(wǎng)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)中豐富的教學(xué)資源,這樣,不但激發(fā)了其探索新知的欲望,而且使他們對(duì)課堂的知識(shí)有了更深刻、更全面的理解。
2.4多閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn),了解最新發(fā)展動(dòng)態(tài)
當(dāng)今世界各國(guó)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,每時(shí)每刻都有大量的科技文獻(xiàn)產(chǎn)生,學(xué)生通過(guò)閱讀科技文獻(xiàn)可以了解國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和成果、跟蹤國(guó)內(nèi)外某個(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展。所以學(xué)生要多搜集和閱讀一些前沿的科技文獻(xiàn)資料,有利于專業(yè)知識(shí)的鞏固、深化以及綜合能力和創(chuàng)造思維的提高。這樣他們就可以變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,提高了學(xué)習(xí)積極性。
2.5 學(xué)會(huì)溝通和交流
在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生學(xué)習(xí)方式單一、被動(dòng),學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí),缺少自主探索、合作交流、獨(dú)立獲取知識(shí)的機(jī)會(huì)。因此,學(xué)生與學(xué)生之間,學(xué)生與老師之間應(yīng)該加強(qiáng)溝通和交流,從而產(chǎn)生生生之間、師生之間情感的交融,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力提高。
2.6 重視理論聯(lián)系實(shí)踐
學(xué)生除了學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)外,應(yīng)該充分利用課余時(shí)間參加大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)、參與教師科研課題、撰寫科研專題報(bào)告、發(fā)表學(xué)術(shù)論文等,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維能力,提高分析與解決問(wèn)題的能力。只有做到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,才能把自己所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為認(rèn)識(shí)和分析、解決問(wèn)題的能力。
3 結(jié)論
“教學(xué)有法,但無(wú)定法,貴在得法”,只有通過(guò)授課教師不斷的改進(jìn)教學(xué)方法,更新教學(xué)理念,探索教學(xué)規(guī)律,創(chuàng)新教學(xué)模式,避免教學(xué)方法上和學(xué)習(xí)方法的單一化,不斷強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,真正做到教與學(xué)的和諧統(tǒng)一,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,才能提高教學(xué)質(zhì)量。
基金項(xiàng)目:周口師范學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(J201421)。
參考文獻(xiàn)
[1] 潘道皚,趙成大,鄭載興.物質(zhì)結(jié)構(gòu)(第2版) [M].高等教育出版社出版,2004.
一、開設(shè)大學(xué)物理非物理專業(yè)
目前,全國(guó)各高校下設(shè)專業(yè)中數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、土木工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、農(nóng)學(xué)、教育技術(shù)、生物、光電信息工程、環(huán)境工程、應(yīng)用化工技術(shù)、精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)、通訊工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、信息工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電氣工程及自動(dòng)化、應(yīng)用電子技術(shù)、生物工程、生物技術(shù)、材料物理、水土保持與荒漠化防治等幾十個(gè)專業(yè)開設(shè)有大學(xué)物理課程。這些專業(yè)涉及到的領(lǐng)域有生物、化學(xué)與化工、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、通訊、電子等,由此可見(jiàn)物理學(xué)是非物理學(xué)專業(yè)應(yīng)掌握的一門重要是基礎(chǔ)課。
二、物理學(xué)在其他學(xué)科中的地位及其作用
物理學(xué)是一門研究力、熱、聲、光、電等形形物理現(xiàn)象的科學(xué),對(duì)客觀世界的規(guī)律作出了深刻的揭示,并在發(fā)展過(guò)程中形成了一套獨(dú)特的思想方法體系,對(duì)整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展起到推動(dòng)作用。到20世紀(jì)自然科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)就是以數(shù)學(xué)為工具,以物理學(xué)突飛猛進(jìn)的發(fā)展為基礎(chǔ),帶動(dòng)其他領(lǐng)域的發(fā)展。如:量子力學(xué)成功的揭示了化學(xué)鍵的本質(zhì),推動(dòng)了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。有人曾做過(guò)這樣一個(gè)統(tǒng)計(jì),自20世紀(jì)中葉以來(lái),在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、生物及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)的獲獎(jiǎng)?wù)咧?,有一半人具有物理學(xué)的背景。但卻未發(fā)現(xiàn)非物理學(xué)專業(yè)出生的科學(xué)家問(wèn)鼎物理學(xué)獎(jiǎng)的事例。由此可見(jiàn),物理學(xué)在整個(gè)自然科學(xué)中起指導(dǎo)作用,各自然科學(xué)盡管研究對(duì)象不同,但復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)總是以簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)形式為基礎(chǔ),致使物理學(xué)的研究成果被運(yùn)用與研究復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的學(xué)科中去,推動(dòng)其它自然科學(xué)的發(fā)展。
三、大學(xué)物理在非物理專業(yè)學(xué)生知識(shí)體系建構(gòu)中的作用
(一)為專業(yè)知識(shí)體系建構(gòu)奠定知識(shí)基礎(chǔ)
普通物理學(xué)課程內(nèi)容包含力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、相對(duì)論和量子物理五部分,它們互相滲透,緊密聯(lián)系,組成了普通物理學(xué)課程的整體。這些知識(shí)為非物理類理工科各專業(yè)學(xué)生提供必要的物理基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備,為其他課程開設(shè)和講解鋪平道路。若沒(méi)有這些基礎(chǔ)知識(shí),非物理專業(yè)在學(xué)習(xí)專業(yè)課程時(shí),學(xué)生會(huì)對(duì)很多知識(shí)感到突兀、不解,與此同時(shí),專業(yè)課教師為讓學(xué)生理解,必然要補(bǔ)充相應(yīng)知識(shí),給專業(yè)課程教學(xué)帶來(lái)負(fù)擔(dān)。例如:學(xué)生若沒(méi)有學(xué)過(guò)電磁學(xué),通訊類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)通訊原理、信號(hào)傳輸方式、就很難理解。由此看出,理工科專業(yè)學(xué)生要學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、形成專業(yè)知識(shí)體系,離不開大學(xué)物理知識(shí)鋪墊。如果說(shuō)專業(yè)知識(shí)體系是一座塔,各專業(yè)課程是磚,那么大學(xué)物理就是這座塔的基石。
(二)為專業(yè)知識(shí)體系建構(gòu)奠定研究思想與方法基礎(chǔ)
物理學(xué)的研究思想包括:守恒的思想、等效的思想、化歸的思想、放大的思想、比較的思想、近似的思想、定性與定量分析的思想、類比的思想等。
物理學(xué)的研究方法是物理學(xué)思想的體現(xiàn),具體有:控制變量法、物理模型法、理想實(shí)驗(yàn)的方法、等效法、圖像法、類比法、歸納法、演繹法、整體與隔離法、分析與綜合法、圖像法、比值法、假設(shè)法、觀察法、實(shí)驗(yàn)法等。
這些研究思想和方法在理工科領(lǐng)域中有共通之處,如物理學(xué)中守恒的思想在化學(xué)領(lǐng)域中表現(xiàn)為:質(zhì)量守恒、物質(zhì)的量守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒;物理學(xué)中力及力矩的平衡、理想氣體中的P、V、T變化的平衡問(wèn)題,在化學(xué)上表現(xiàn)為化學(xué)平衡、電離平衡、溶解平衡、水解平衡。由此可以看出,學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的時(shí)候,由于有大學(xué)物理的研究思想與方法為基礎(chǔ),在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的時(shí)候就會(huì)更加容易理解、接受。從而促進(jìn)專業(yè)知識(shí)體系的建構(gòu)。
(三)培養(yǎng)適合大學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方法
大學(xué)物理是非物理類理工科各專業(yè)在一年級(jí)第二學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課。這個(gè)時(shí)期學(xué)生接觸到的專業(yè)課程大多數(shù)只有專業(yè)基礎(chǔ)課――高等數(shù)學(xué),大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法還停留在高中階段,不適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)。因此在這一階段開設(shè)大學(xué)物理課程一方面與中學(xué)物理有一定銜接過(guò)渡,能幫助學(xué)生從熟悉知識(shí)過(guò)渡,適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)方法,從而形成一種適合大學(xué)的學(xué)習(xí)方法。另一方面讓學(xué)生學(xué)會(huì)用高等數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,體會(huì)高等數(shù)學(xué)的作用,為高等數(shù)學(xué)在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)于《時(shí)間簡(jiǎn)史》讀后感范文通用 所有的物理理論都是臨時(shí)性的...
也才知道,我的固有的觀念‘如果所有因素都確定了,那么結(jié)果一定是可以計(jì)算出來(lái)的’原來(lái)是一種‘宿命論’。天哪,該怎么辦?我本來(lái)還堅(jiān)信人的思維也因?yàn)檫^(guò)往環(huán)境的確定性而屬于定數(shù)呢。先姑且不去考慮思想究竟是怎么產(chǎn)生的,因?yàn)樵诨诩兾镔|(zhì)的理論基礎(chǔ)搞清晰前去強(qiáng)迫自己想這個(gè)問(wèn)題,可能無(wú)異于思想上的自殺吧。
既然物理理論都是臨時(shí)性的,都隨時(shí)做好了被推翻的準(zhǔn)備,那么,人為定義的一些概念所支持的理論就更不長(zhǎng)久了...我深信不疑的數(shù)學(xué),也是否有一天被自己的悖論所推翻呢?
我感覺(jué)自己已經(jīng)處于半混亂狀態(tài)了。我們這個(gè)世界,無(wú)論多么精彩或惡心,總有一天所有的這一切都不過(guò)會(huì)坍塌成黑洞里的一個(gè)極小的點(diǎn)而已...想到這里我不自覺(jué)的伸出手來(lái),要去感受一下這周圍的空氣此刻是否還真實(shí)的存在著。而這個(gè)‘此刻’又意味著什么?也是宇宙永恒的一個(gè)組成部分吧。
宇宙啊宇宙,你為何如此的存在呢?他們把宇宙大爆炸那一刻稱為奇點(diǎn),奇點(diǎn)之前就不負(fù)責(zé)任的不追究了?怎么能這樣呢?
人類的目標(biāo),仍然是不斷去認(rèn)識(shí)和改造自己周圍的世界——無(wú)論這種認(rèn)識(shí)會(huì)帶來(lái)多么悲觀的結(jié)果。是否存在有一天,事實(shí)終于可怕到再?zèng)]有人敢于去探索呢?我想一定不會(huì)的,要不人類怎么會(huì)走到今天——在上帝的關(guān)懷下生活不是很溫暖的么。
我一想到那些為了科學(xué)而放棄生活樂(lè)趣的人——他們才真正在推動(dòng)人類的前進(jìn)——我就不由得要鄙視自己,同時(shí)鄙視了其他象我一樣為了生活而奔波的人。
當(dāng)同學(xué)把我的書寄過(guò)來(lái)的時(shí)候,雖然少了好些,可是也發(fā)現(xiàn)多了幾本原本不屬于我的書。很讓我感興趣的是有一本偵探小說(shuō),可是翻了翻后意味索然,又無(wú)意識(shí)的拿起了這本《時(shí)間簡(jiǎn)史》。但是拿起來(lái)就放不下了。后來(lái)我才意識(shí)到,這應(yīng)該是純興趣的選擇吧,我仍然熱愛(ài)科學(xué)的。第一次見(jiàn)它的時(shí)候好像是大一還是大二吧,不過(guò)它的出現(xiàn)并沒(méi)有轉(zhuǎn)移我們當(dāng)時(shí)打雙扣還是電腦游戲的任何注意力。我記得高二的時(shí)候看因斯坦傳的時(shí)候也是抱著濃烈的興趣在了解那些未知的不能理解的東西的。當(dāng)然因?yàn)楦呖嫉脑颍@種興趣很快給中斷了。可是為什么進(jìn)入大學(xué)后反而失去了對(duì)科學(xué)的興趣呢?這里面當(dāng)然有個(gè)人特性,但是教育體系,尤其是高等教育制度也著實(shí)很有問(wèn)題。
當(dāng)愛(ài)因斯坦在無(wú)聊的專利局里花在總結(jié)狹義相對(duì)論上的時(shí)間,被我們的教授們用來(lái)考慮做什么了呢?難道當(dāng)今的科學(xué)研究真的就昂貴到那種程度使得連理論物理學(xué)家都完全沒(méi)有施展的空間了?如果有人鄙視我們所有的教授和所謂的專家,我至少不會(huì)去譴責(zé)這個(gè)人。
什么叫做對(duì)科學(xué)的獻(xiàn)身精神?什么是人道?完美的人道只會(huì)讓社會(huì)退步。必然有些人要犧牲自己的幸福,但是他們終將在歷史上留下自己的名字!專注于科學(xué)的科學(xué)家是受我敬重的,即便如霍金這樣身形難堪,這難堪也只會(huì)在我的敬重中增加震驚而已。
那么夫子提倡的仁德又居于何位呢?想到這里,又想打擊一下人為神話了的先古圣賢。都同樣是人,為什么先古的就能做到大圣大賢?再更廣泛的打擊一下那些人為夸張臆想以至于捏造的行為。不論我的思想觸動(dòng)有多大,神,還是我最討厭的東西。
那么感情和藝術(shù)的地位呢?不得不承認(rèn)這些東西里邊有些是很崇高甚至偉大的,可是它們畢竟都盤旋在思想體系之內(nèi)。要通過(guò)它們?nèi)?chuàng)新到思想本身的起源以及意義,是不太可能了吧?而這些東西于社會(huì)的穩(wěn)定和發(fā)展也是必需的。可見(jiàn)我們這個(gè)世界為了發(fā)展,所需的額外的代價(jià)是多么的巨大!
所有的理論,都是總結(jié)共性的基礎(chǔ)上具有預(yù)見(jiàn)性。所以不要在乎理論是否從字面上看起來(lái)是否膚淺,更應(yīng)該注意它是否有效——在此刻或者以后更長(zhǎng)一點(diǎn)的時(shí)間。
正如書中處處注意處理科學(xué)與神學(xué)的關(guān)系一樣,這本書給我?guī)?lái)更多的應(yīng)該不是科學(xué)知識(shí),而是哲學(xué)理念上的沖擊吧。容我整理一下,讓我思想重新有序,才能夠再次平和的看待這世界。
關(guān)于《時(shí)間簡(jiǎn)史》讀后感范文通用 《時(shí)間簡(jiǎn)史》講述是探索時(shí)間和空間核心秘密的故事,是關(guān)于宇宙本性的最前沿知識(shí),包括我們的宇宙圖像、空間和時(shí)間、膨脹的宇宙不確定性原理、基本粒子和自然的力、黑洞、黑洞不是這么黑、時(shí)間箭頭等內(nèi)容。
霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史》中介紹了20世紀(jì)物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),涵蓋范圍很廣,從相對(duì)論到量子力學(xué),從宇宙膨脹到基本粒子,從黑洞到蟲洞,霍金都有所涉及。更重要的是,霍金還介紹了“奇點(diǎn)定理”和“霍金輻射”這兩個(gè)自己最重要的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn),以及試圖解決宇宙起源問(wèn)題的“無(wú)邊界宇宙模型”。
一、奇點(diǎn)定理
霍金和彭羅斯利用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)方法證明了,如果廣義相對(duì)論是正確的,而且宇宙中的確有我們觀測(cè)到的那么多物質(zhì),那宇宙一定誕生于一個(gè)奇點(diǎn)之中。
1.宇宙不是靜態(tài)的,而是在不斷地膨脹
埃德溫·哈勃等科學(xué)家發(fā)現(xiàn),宇宙中的絕大部分星系都在遠(yuǎn)離地球而去,而且離地球越遠(yuǎn)的恒星,離開地球的速度也越快。這意味著,宇宙就像是氣球一樣,在不斷地膨脹。
2.“奇點(diǎn)定理”意味著在廣義相對(duì)論框架內(nèi),宇宙必然有一開端?!捌纥c(diǎn)”是體積無(wú)限小、彎曲程度無(wú)限大、密度無(wú)限大、引力無(wú)限大的點(diǎn)。宇宙就誕生于“奇點(diǎn)”之中。
二、無(wú)邊界宇宙模型
在描述宇宙歷史的模型中,“宇宙大爆炸”模型是當(dāng)前的主流理論,但這一理論目前無(wú)法解決宇宙起源問(wèn)題?;艚鹨虼税蚜孔恿W(xué)和相對(duì)論結(jié)合起來(lái),提出了“無(wú)邊界宇宙模型”,試圖解決這一問(wèn)題。
1.宇宙大爆炸模型無(wú)法解決宇宙起源問(wèn)題
在宇宙大爆炸模型中,宇宙誕生于“奇點(diǎn)”。物質(zhì)、空間和時(shí)間,都是大爆炸之后才出現(xiàn)的。大爆炸之前的任何事件,對(duì)于我們來(lái)說(shuō)都沒(méi)有任何意義,或者說(shuō)根本就不存在。也就是說(shuō),宇宙時(shí)空并不是無(wú)限的,而是有一個(gè)邊界和開端。包括廣義相對(duì)論在內(nèi)的所有物理定律,都會(huì)在奇點(diǎn)處失效,因此人類無(wú)法直接研究奇點(diǎn)。
這就為上帝的存在留下了空間。
2.在“無(wú)邊界宇宙模型”中,宇宙沒(méi)有起源和開端
在“無(wú)邊界宇宙模型”中,宇宙是“有限無(wú)界”的,沒(méi)有邊界和奇點(diǎn)?;艚鹫J(rèn)為,這個(gè)宇宙是完全自給自足的,不受任何外來(lái)事物影響,沒(méi)有創(chuàng)生和消滅的時(shí)刻,它就是存在本身,不需要上帝來(lái)創(chuàng)造它?!盁o(wú)邊界宇宙模型”里的宇宙,是一個(gè)空間和時(shí)間交織在一起所組成的四維宇宙。在這個(gè)宇宙中,時(shí)空就像是地球的表面,在范圍上是有限的,但卻沒(méi)有形成邊界,也沒(méi)有形成奇點(diǎn)。科學(xué)規(guī)律在任何一個(gè)時(shí)空點(diǎn)上都適用,不會(huì)發(fā)生崩潰。
三、霍金輻射
“霍金輻射”也就是“黑洞輻射”?;艚鹄昧孔恿W(xué)中的“不確定性原理”提出,黑洞也會(huì)發(fā)出輻射,并不是完全黑的。
1.黑洞形成
當(dāng)恒星的內(nèi)部燃料耗盡之后,在自身的引力作用下,就可能坍塌成黑洞。黑洞質(zhì)量大,體積小,引力極高,任何物質(zhì),包括光在內(nèi),只要進(jìn)入某個(gè)臨界區(qū)域,就永遠(yuǎn)不可能逃出黑洞。
黑洞吸引一切的性質(zhì),跟熱力學(xué)第二定律產(chǎn)生了沖突。所有有溫度的物體,都應(yīng)該發(fā)出輻射和粒子,但如果連光都逃不出黑洞的引力,黑洞怎么能發(fā)出輻射呢?
2.霍金利用“不確定性”原理提出了“黑洞輻射”
霍金提出,黑洞的邊緣在一刻不停地產(chǎn)生成對(duì)的粒子,其中帶有負(fù)能量的粒子會(huì)被吸到黑洞里去,但還有一些帶正能量的粒子,可以從黑洞的邊緣逃脫。在外界看來(lái),就好像是黑洞在不斷地向外發(fā)射粒子,這就是黑洞輻射,也叫“霍金輻射”。
在“不確定性原理”的限制下,即使是看似毫無(wú)一物的虛空,在微觀上也是波瀾起伏的。會(huì)不斷地產(chǎn)生成對(duì)的粒子和反粒子,再碰撞到一起發(fā)生湮滅。黑洞的確會(huì)發(fā)射出粒子,但這些粒子,并不是從黑洞里面跑出來(lái)的,而是從黑洞邊緣的空虛的空間里,無(wú)中生有變出來(lái)的。
相信大多人看到這里會(huì)覺(jué)得很荒謬,但我們憑什么就自認(rèn)為了解得更多呢?終其一生,愛(ài)因斯坦致力于和平的努力可能成效甚微——肯定不受歡迎。然而,1952年他得到擔(dān)任以色列總統(tǒng)的提議,他對(duì)猶太復(fù)國(guó)主義事業(yè)的暢言無(wú)忌的支持得到了充分的承認(rèn)。但他謝絕了。他說(shuō)他認(rèn)為自己在政治上過(guò)于天真。可是,也許他真正的理由卻并非如此,再次引用他自己的話:“方程對(duì)我而言更重要些,因?yàn)檎问菫楫?dāng)前,而方程卻是永恒的東西?!?/p>
智者之所以稱為智者,是能夠認(rèn)清自己,知己其所能,其所不能。在太陽(yáng)熄滅這一事件。我們只能在8分鐘之后才知道這一事件,這是光從太陽(yáng)到達(dá)我們所花費(fèi)的時(shí)間。只有到那時(shí)候,地球上的事件才在太陽(yáng)熄滅這一事件的將來(lái)光錐之內(nèi)。類似地,我們也不知道這一時(shí)刻發(fā)生在宇宙中更遠(yuǎn)處的事:我們看到的從很遠(yuǎn)星系來(lái)的光是在幾百萬(wàn)年之前發(fā)出的,至于我們看到的最遠(yuǎn)物體,光是在大約80億年前發(fā)出的。這樣,當(dāng)我們看宇宙時(shí),我們是在看它的過(guò)去。
看不見(jiàn)的,不等于不存在;看見(jiàn)的,或許早就不存在了。
關(guān)于《時(shí)間簡(jiǎn)史》讀后感范文通用 我選擇閱讀的書名是《時(shí)間簡(jiǎn)史》,史蒂芬霍金那本暢銷世界的《時(shí)間簡(jiǎn)史》以成為科學(xué)著述的里程碑。這不僅歸因于作者迷人的表達(dá)方式,還歸因于他討論的令人敬畏的主題:空間和時(shí)間的本性,上帝在創(chuàng)生中的作用,宇宙的歷史和將來(lái)。
另外霍金在書中寫到,宇宙的誕生源于一次空前絕后的大爆炸,大爆炸大約發(fā)生在146億年前,此后便有了空間與時(shí)間,而且空間與時(shí)間是共生共滅的。大約在50億年前,太陽(yáng)誕生,為地球孕育生命提供了有利的保證。大約46億年前,地球誕生。此后才出現(xiàn)了人類,才有了一切繁華文明的地方。據(jù)天文學(xué)家觀測(cè),近地恒星正在遠(yuǎn)離我們的地球。這說(shuō)明什么?說(shuō)明宇宙正在不斷膨脹擴(kuò)大,終有一日宇宙或許還會(huì)縮小,逐漸變成一個(gè)點(diǎn),時(shí)間與空間都將灰飛煙滅,化為烏有。當(dāng)然這是根據(jù)“物極必反”作出的大膽的猜測(cè),或許會(huì)有些荒謬,但這是后話, 暫且不談, 就由時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)一切吧!眼下最重要的是把握時(shí)機(jī),建設(shè)好世界這個(gè)大家庭,以抵御一-切可能突發(fā)的變故。
質(zhì)疑也就是提出問(wèn)題,是探索新知識(shí)的開端,是探求新知識(shí)的動(dòng)力源泉。學(xué)生的提問(wèn)水平,直接反應(yīng)著學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力是培養(yǎng)其創(chuàng)新精神的重要因素。所以,如何在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力,應(yīng)該受到大家的重視。
1.學(xué)生不會(huì)提問(wèn)題的原因通常有以下幾種情況
1.1 基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí),學(xué)習(xí)不深入。有的學(xué)生學(xué)習(xí)物理還只停留在"一知半解"的上,對(duì)物理概念、規(guī)律沒(méi)有進(jìn)行深入思考和透徹理解,無(wú)法把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象和相關(guān)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)并提出質(zhì)疑。象這樣的學(xué)生在學(xué)習(xí)上常常是沒(méi)什么問(wèn)題可提,或者只能提一些很簡(jiǎn)單、很膚淺的問(wèn)題。
1.2 沒(méi)有養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。質(zhì)疑的過(guò)程是一個(gè)創(chuàng)造性思維過(guò)程,有的學(xué)習(xí)慣于接受已有的現(xiàn)象和事實(shí),缺乏敏銳的洞察力,懶于把已有的現(xiàn)象和其他知識(shí)聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行思考,所以提不出什么問(wèn)題。
1.3 心理因素方面的原因。性格內(nèi)向的學(xué)生不著于與人交流,害怕提問(wèn)題;缺乏自信的學(xué)生羞于向老師提問(wèn)題,他們害怕所提問(wèn)題太簡(jiǎn)單而被人嘲笑,因此,雖然有問(wèn)題,但寧愿悶在心里,不肯向老師或同學(xué)提問(wèn)。
1.4 教師方面的原因。學(xué)生是否敢向老師提問(wèn)題是與老師個(gè)人性格、品質(zhì)有關(guān)的。通過(guò)調(diào)查了解發(fā)現(xiàn),太過(guò)于嚴(yán)肅的老師常常使學(xué)生望而生畏,使本來(lái)就有點(diǎn)膽怯的學(xué)生更加不敢向老師提出問(wèn)題;有的老師對(duì)學(xué)生提出的簡(jiǎn)單問(wèn)題不以為然,回答時(shí)輕描淡寫,以為問(wèn)題簡(jiǎn)單無(wú)需詳細(xì)講解,結(jié)果,這種不耐煩的作法很容易傷學(xué)生的自尊,甚至有時(shí)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)自卑心理,這樣的學(xué)生以后再也不會(huì)提問(wèn)題了。
2.針對(duì)學(xué)生不會(huì)提問(wèn)題的原因分析,我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生
2.1 營(yíng)造教學(xué)氛圍,引發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題。我國(guó)古代偉大教育家孔子倡導(dǎo)民主、平等的教學(xué)氣氛,他有一句格言:"當(dāng)仁不讓于師"。他教導(dǎo)學(xué)生在"仁"面前不分師生,一律平等,學(xué)生不要因位卑或年齡小而謙讓老師。在教學(xué)中,他鼓勵(lì)學(xué)生大膽發(fā)表意見(jiàn),闡述自己的看法,反對(duì)盲目服從,不贊成"對(duì)吾言無(wú)所不悅"的態(tài)度。正是這種民主的風(fēng)氣,才有子路、冉求、樊遲與孔子的爭(zhēng)辯;正是在這種氛圍下,才會(huì)培養(yǎng)弟子三千,賢人七十二。
無(wú)獨(dú)有偶,20世紀(jì)20年代全球物理學(xué)研究的主要中心之一DD丹麥哥本哈根理論研究所以它民主、平等、自由討論和相互緊密地合作的學(xué)術(shù)氣氛吸引了一大批有才華的年輕物理學(xué)家來(lái)這里學(xué)習(xí)和工作,這里被稱為諾貝爾獎(jiǎng)的搖籃。先后有七八人獲得諾貝爾獎(jiǎng),其中最有代表性的是玻恩、海森堡和泡利,他們發(fā)現(xiàn)的"測(cè)不準(zhǔn)定律""互補(bǔ)原理""不相容原理"、量子矩陣力學(xué)和量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)等成為量子力學(xué)發(fā)展的一個(gè)里程碑。
從以上兩個(gè)例子中我們不難發(fā)現(xiàn),只有在民主、愉快的氛圍中才能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力,促使學(xué)生積極的思索,發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題。所以在教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)創(chuàng)建民主、愉快的教學(xué)氛圍,讓學(xué)生感受到"心理安全"和"心理自由",從而樂(lè)于接受教師提出的問(wèn)題,能積極主動(dòng)思考問(wèn)題,敢于質(zhì)疑問(wèn)難,主動(dòng)探索。
2.2 鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問(wèn)題。不管是課內(nèi)還是在課外,只要有對(duì)物理現(xiàn)象或作業(yè)練習(xí)中有問(wèn)題,都應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出來(lái)。并且對(duì)于學(xué)生大膽的猜測(cè)和疑問(wèn)要積極充分地給予肯定,即使有些問(wèn)題是錯(cuò)誤的,或者提出的問(wèn)題是很粗淺的,很"愚蠢"的,我們也要好好地珍惜它們,積極給予解答,注意保護(hù)學(xué)生的積極性,決不可嘲諷打擊,傷害學(xué)生的自尊。同時(shí),應(yīng)該告訴學(xué)生提出質(zhì)疑、解答質(zhì)疑是一個(gè)人掌握知識(shí)的重要途徑,鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)自己的觀點(diǎn),提出問(wèn)題,并力求建筑答案。
2.3 培養(yǎng)學(xué)生從生活現(xiàn)象中提出問(wèn)題。 生活中的物理問(wèn)題是無(wú)時(shí)不有,無(wú)處不在的。有時(shí),一個(gè)很平常的現(xiàn)象包涵了深?yuàn)W的物理規(guī)律。例如,讓學(xué)生回想:在冬天脫毛衣時(shí)會(huì)有劈里啪啦的聲音;用塑料梳子梳頭發(fā)時(shí),頭發(fā)總是隨著梳子飄;在寒冷的冬天,戴眼鏡的同學(xué)剛走進(jìn)食堂,眼前就成了"霧蒙蒙"的一片;行駛的汽車突然剎車,乘客會(huì)俯沖向前""這些事例都是學(xué)生在生活中經(jīng)歷但未曾深究過(guò)的,當(dāng)教師在課堂上把它們呈現(xiàn)給學(xué)生時(shí),自然會(huì)激發(fā)他們的興趣,引起質(zhì)疑,進(jìn)而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究。
2.4 示范物理問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生從物理的角度提出問(wèn)題。在平時(shí)與學(xué)生交談時(shí),學(xué)生會(huì)這樣說(shuō):"老師,我課堂上聽得懂,可是自己課后翻書,卻有好多地方不明白"。我說(shuō):"你有哪些地方不明白呢?把問(wèn)題提出來(lái),我們一起來(lái)探討。"但學(xué)生卻不能將他的思考和疑惑提出來(lái)。要提高學(xué)生提出物理問(wèn)題的能力,就需要教師加以引導(dǎo),在提出問(wèn)題方面提供好的示范。
在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,注重教學(xué)理念的快速轉(zhuǎn)變,必須根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況制定合適的教學(xué)目標(biāo),才能不斷提高教學(xué)質(zhì)量,最終提高教學(xué)水平。在素質(zhì)教育不斷推廣的當(dāng)下,學(xué)校要在嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定的前提下,根據(jù)學(xué)校的實(shí)際發(fā)展情況制定培養(yǎng)目標(biāo),將以人為本作為教學(xué)理念,注重因材施教,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,才能有效培養(yǎng)學(xué)生各方面的能力,從而不斷提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前,在通信工程特色專業(yè)體系結(jié)構(gòu)及改革中,采用掌握理論知識(shí)、培養(yǎng)各方面能力、不斷提高綜合素質(zhì)的教學(xué)模式,可以讓學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)能力、基礎(chǔ)理論能力、基本研發(fā)能力等五個(gè)方面的能力得到有效培養(yǎng),并逐步提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力,從而在加大鼓勵(lì)力度的過(guò)程中,促進(jìn)學(xué)生不斷探索和創(chuàng)新,最終讓學(xué)生更快適應(yīng)各種環(huán)境、掌握各種新技術(shù)。與此同時(shí),教師要注重學(xué)生科學(xué)精神、實(shí)踐動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和創(chuàng)新精神等培養(yǎng)和增強(qiáng),才能幫助學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)能力全面發(fā)展。
二、注重課程體系的不斷優(yōu)化
在學(xué)校不斷發(fā)展的過(guò)程中,電子信息方面的教學(xué)已經(jīng)擁有比較扎實(shí)的基礎(chǔ)、豐富的經(jīng)驗(yàn),特別是通信系統(tǒng)方面的教學(xué)水平已經(jīng)逐步得到提高。因此,在構(gòu)建通信工程特色專業(yè)體系和其改革過(guò)程中,教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率等的不斷提高,需要注重通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè),緊隨時(shí)代步伐,并對(duì)企業(yè)單位的用人標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面分析,才能在提高教學(xué)水平、加大科研力度的情況下,真正實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的教學(xué)目標(biāo),最終促進(jìn)通信工程特色專業(yè)體系不斷完善。在進(jìn)行通信工程特色專業(yè)體系構(gòu)建時(shí),針對(duì)研究開發(fā)型人才開展的教學(xué),科研采用設(shè)置“數(shù)學(xué)分析”、“量子力學(xué)”等多種課程方式;在提高學(xué)生實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的過(guò)程中,可以將專業(yè)課程分為兩大類,一類是基礎(chǔ)教學(xué),另一類是研究創(chuàng)新教學(xué)。在完成前一類教學(xué)后,學(xué)生可以進(jìn)入到另一類教學(xué)中,以在充分掌握理論知識(shí)、相關(guān)設(shè)計(jì)和理論研究等前提下,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況制定最合適的教學(xué)計(jì)劃,從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率不斷提高,另外,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況,教師還可以添加一些綜合性的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性的研究課程和討論性的實(shí)踐課程,以真正提高通信工程特色專業(yè)教學(xué)效率。目前,較多學(xué)校設(shè)置的通信工程專業(yè)方向主要有傳輸理論與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)兩個(gè),前一個(gè)在電磁理論上有比較高的要求,后一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的應(yīng)用上要求比較高。因此,在進(jìn)行通信工程特色專業(yè)體系構(gòu)建和改革時(shí),必須合理設(shè)置各種教學(xué)內(nèi)容、科學(xué)制定教學(xué)課時(shí),才能真正提高教學(xué)質(zhì)量,從而實(shí)現(xiàn)通信工程特色專業(yè)體系的有效構(gòu)建。
三、注重教學(xué)實(shí)踐的緊密聯(lián)系
在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,通信工程特色專業(yè)的教學(xué)體系主要包括兩部分:專業(yè)能力訓(xùn)練和工程素質(zhì)培養(yǎng),其中,專業(yè)能力訓(xùn)練主要是指專業(yè)實(shí)驗(yàn)、電工電子實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等,而工程素質(zhì)培養(yǎng)主要是指電裝實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)訓(xùn)練等。因此,通信工程特色專業(yè)體系的構(gòu)建和改革,必須注重教學(xué)實(shí)踐的緊密聯(lián)系,將學(xué)生的個(gè)性發(fā)展、分類培養(yǎng)、因材施教等作為教學(xué)重點(diǎn),才能真正促進(jìn)學(xué)生綜合能力不斷提高。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況,采用上述教學(xué)模式,可以將通信工程特色專業(yè)教學(xué)分為三個(gè)層次:首先,讓學(xué)生對(duì)各種知識(shí)點(diǎn)有比較深層的了解,并掌握相關(guān)基本實(shí)驗(yàn)技能;其次,讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合英語(yǔ),以提高學(xué)生各方面的能力;最后,在充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位的情況下,采用國(guó)家的相關(guān)科研訓(xùn)練、知識(shí)競(jìng)賽、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索問(wèn)題和解決問(wèn)題等能力,從而促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)全面提升。
四、結(jié)語(yǔ)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:SCI期刊
榮譽(yù):百種重點(diǎn)期刊
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊